CVT速比控制调节阻尼的电磁半主动悬架平顺性研究

针对传统汽车悬架不能将振动能量回收利用的缺点,提出了一种基于无级变速器速比控制实现悬架阻尼调节且可实现车身振动能量回收的电磁半主动悬架设计方案。在分析其结构和工作原理的基础上,基于动力学分析建立了无级变速器速比与悬架阻尼之间的对应关系以及该悬架系统的动力学方程;设计了无级变速器速比PID控制器,以1/4汽车悬架系统为例,对汽车平顺性以及振动能量回收效果进行了仿真分析;仿真结果表明,通过对无级变速器速比进行控制调节悬架系统阻尼,可以实现良好的汽车平顺性,并可实现车身振动能量的回收。     

无级变速器速比控制调节阻尼的电磁半主动悬架平顺性

针对传统汽车悬架不能将振动能量回收利用的缺点,提出了一种基于无级变速器速比控制实现悬架阻尼调节且可实现车身振动能量回收的电磁半主动悬架设计方案。在分析其结构和工作原理的基础上,基于动力学分析建立了无级变速器速比与悬架阻尼之间的对应关系以及该悬架系统的动力学方程;设计了无级变速器速比PID控制器,以1/4汽车悬架系统为例,对汽车平顺性以及振动能量回收效果进行了仿真分析;仿真结果表明,通过对无级变速器速比进行控制调节悬架系统阻尼,可以实现良好的汽车平顺性,并可实现车身振动能量的回收。     

一种新颖的DC-DC开关变换器数字控制方法

为获得DC—DC变换器易于实现的数字控制方法,提出了一种基于电感电流线性变化的数字控制策略。根据变换器运行过程中电感电流的微分方程推导出了占空比的控制策略,通过对电流的快速控制实现对输出电压的快速调节,采用数字PI技术进行稳态误差修正,从而具有良好的自适应性;根据变换器输出电压与期望电压的偏差进行电流控制策略和带修正控制策略的切换控制。以Boost变换器为例,推导了变换器的占空比控制策略,采用数字PI控制器调节控制修正量。仿真和实验结果验证了控制策略能在启动过程中实现对变换器输出电压的快速、无过冲控制,以及各种扰动工作条件下对变换器输出电压准确、快速的控制。     

基于TL494的双向Buck-Boost BDC高效开关电源设计

该文双向DC-DC变换器(BDC)的设计由PWM控制、驱动、功率变换及测控4大部分组成。PWM控制以TL494为控制核心,闭环调节电路占空比;PWM驱动由IR2111构成,驱动同步整流电路的开关管;功率变换采用同步整流电路为功率变换拓扑,实现DC-DC双向高效功率变换;测控电路以MSP430单片机为控制器,结合电流、电压采样电路,控制电路输出参数并显示。系统具有过流、过压保护功能,并能通过MSP430单片机实现高精度的程控。测试结果表明,采用同步整流电路能较好完成DC-DC功率双向变换,双向功率变换效率均达到95以上,同时还具有很强的抗扰动能力。     

平均电流型并联Buck变换器的建模及滑模控制

根据DC/DC变换的基本原理,在连续导通模式下,依据状态空间法建立了并联Buck变换器的数学模型,在此基础上对变换电路构建了仿真模型。仿真结果与理论分析一致,表明了建模方法的正确性。基于该模型设计了一种并联DC-DC变换电路均流控制器,该控制器使用滑模控制法实现输出电流均流和输出电压调节,仿真结果表明该控制器提高了并联变换器的动态性能,输出电压对负载扰动鲁棒性更强,输出电流均流效果较好。     

风机独立变桨超级电容双向DC-DC变流器仿真研究

采用超级电容作为风机变桨系统后备电源,可提高变桨电源的可靠性、安全性和免维护性.提出了一种双向DC-DC变流器的超级电容充放电方案.对双向DC-DC变流器进行小信号建模,对系统进行了有、无PI控制器的稳定性比较,给定输入电压,通过调节PI控制器中的参数来获得期望电压和电流,对Buck与Boost两种工作情况进行仿真,验证能量双向PI控制的可行性.仿真结果表明,采用双向DC-DC变换器的PI控制参数设计,可以有效实现超级电容充放电控制.     

DC-DC变换器随机脉宽调制选择性谐波消除方法

针对高频DC-DC变换器在矿用电机车等领域产生电磁干扰和电磁振动等问题,采用DC-DC变换器随机脉宽调制(Random Pulse Width Modulation,RPWM)选择性电压谐波消除方法有选择性地消除危害性较大的特定次谐波.分析DC-DC变换器选择性电压谐波消除机理,推导随机PWM选择性消谐通用计算公式,从...     

高充电效率的恒流太阳能路灯控制器

针对传统太阳能路灯控制器主要存在充电效率低、恒流精度低的问题,提出基于多路脉冲宽度调制(PWM)恒流技术的新型太阳能路灯控制器的设计方案。该控制器采用复合式DC-DC变换器,通过控制多路PWM信号,实现高效地充放电功能。充电过程以改进的扰动观察法实现最大功率点跟踪(MPPT),提高充电效率;放电过程通过实时检测LED路灯的实际电流,动态调整相应PWM信号的占空比实现高精度恒流驱动LED路灯。实物测试结果表明该控制器能有效地改善充电效率和恒流源精度,充电速度提高了4%~7%,恒流源精度高达2.5%。     

一种离散系统H_∞ PI控制器设计方法

针对多变量线性离散系统,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,提出一种满足H∞性能指标的保守性低的离散PI控制器设计方法.以脉宽调制(PWM)型DC-DC(升压模块)变换器为例,设计控制器,并搭建MATLAB simulink模型.仿真结果表明在输入电压和负载参数变化时,该控制器能使系统具有较好的输出品质.     

基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架的神经模糊控制

为了抑制由路面不平引起的车辆振动,该文采用磁流变(MR)阻尼器和神经模糊控制算法实现对车辆悬架系统的半主动控制,并在四分之一汽车的两自由度模型上进行了仿真计算.采用的神经模糊控制器能通过反馈的车身加速度,经过计算输出一个恰当的电压到MR阻尼器实时连续地改变其阻尼特性,实现对车辆悬架系统半主动振动控制.仿真结果表明:和被动悬架相比,基于MR阻尼器和神经模糊控制算法的半主动悬架系统对由路面不平引起的车辆振动有明显的控制效果,具有良好的应用前景.     

电动汽车振动能量回收悬架及其特性优化

针对汽车悬架振动能量耗散、悬架阻尼特性较差的问题,提出了一种滚珠丝杠式振动能量回收悬架,实现了悬架振动能量回收。通过局部优化方法得到了变阻尼系数的悬架阻尼特性,提升了悬架性能。建立了馈能悬架的理论及仿真模型,仿真结果表明:采用路面随机高程激励,在不同路面等级下平均馈能功率为40~200 W。搭建了馈能悬架振动实验台,实验结果表明:采用电机拖动,在不同振动速度下瞬时馈能功率达到120 W。构造了悬架性能目标函数,通过控制负载阻值,用实验数据拟合得到了变阻尼系数的悬架特性。滚珠丝杠式馈能悬架不仅可以实现悬架振动能量的回收,而且可以控制负载阻值来优化悬架特性。     

冲击载荷作用下电磁阻尼器动力学特性研究

为了探究电磁阻尼器在冲击环境下的工作特性,开展针对冲击载荷作用下的电磁阻尼器动力学特性研究。首先,根据电磁阻尼器存在的“恒阻尼-恒功率”的固有特性,基于单自由度系统振动模型,建立冲击载荷作用下电磁阻尼器阻尼响应模型,分析了冲击性质等因素与阻尼输出特性的匹配关系;其次,建立了电磁阻尼器动力学模型,并利用Simulink搭建了仿真模型进行分析;最后,研究分析了载荷匹配系数和衰减系数对电磁阻尼器阻尼输出特性的影响,提出了阻尼稳定输出的调整方法。研究结果表明：电磁阻尼器在实现对冲击载荷的制动过程中,会在恒阻尼输出平台中出现阻尼凹陷现象的突变,且其制动特性可以通过载荷匹配系数和衰减系数进行调整。     

冲击载荷作用下电磁阻尼器动力学特性

为了探究电磁阻尼器在冲击环境下的工作特性,开展针对冲击载荷作用下的电磁阻尼器动力学特性研究。首先,根据电磁阻尼器存在的"恒阻尼-恒功率"的固有特性,基于单自由度系统振动模型,建立冲击载荷作用下电磁阻尼器阻尼响应模型;分析了冲击性质等因素与阻尼输出特性的匹配关系。其次,建立了电磁阻尼器动力学模型,并利用Simulink搭建了仿真模型进行分析。最后,研究分析了载荷匹配系数和衰减系数对电磁阻尼器阻尼输出特性的影响,提出了阻尼稳定输出的调整方法。研究结果表明:电磁阻尼器在实现对冲击载荷的制动过程中,会在恒阻尼输出平台中出现阻尼凹陷现象的突变;且其制动特性可以通过载荷匹配系数和衰减系数进行调整。     

基于NSGSA的DC-DC变换器无源控制器参数多目标优化

针对基于Euler-Lagrange(EL)模型、无源控制(Passivity Based Control, PBC)的DC-DC变换器受外部扰动影响时其输出电压不稳定的问题,本文以Boost变换器为例,将PBC作为内环控制电感电流,将能量控制作为外环控制输出电压,从而使PBC具有抗扰能力和鲁棒性。改进的PBC控制器的内环有注入阻尼参数、外环有比例和积分系数,这3个参数相互耦合,因此控制器参数整定较为困难,对此本文提出在Boost变换器闭环系统中加入改进的非支配排序引力搜索算法(Large-scale Improved Non-dominated Sorting Gravitational Search Algorithm, LSINSGSA)进行参数寻优。改进的LSINSGSA算法进一步提高了原算法(Non-dominated Sorting Gravitational Search Algorithm, NSGSA)的收敛速度与最优解集均匀分布水平。基于LSINSGSA算法的控制器参数优化方法可有效获得最优参数选取方案,使变换器的综合性能最优。仿真结果表明,本文提出的优化参数的方法可使变换器获得良好的动、静态性能。     

三电平直流变换器全模式小信号建模和控制器设计

为了设计性能优良的直流变换器稳压输出控制器,在分析三电平H桥直流变换器的电路拓扑和移相PWM原理的基础上,分别给出了一个开关周期内电流连续模式(CCM)和电流断续模式(DCM)下变换器的所有工作模态,并基于状态空间平均法和开关网络平均法建立了变换器在两种模式下的小信号数学模型,并通过仿真验证了模型的正确性.基于小信号数学模型,设计了三电平H桥直流变换器的双闭环模式自适应比例积分(PI)控制器,并结合传统双闭环PI控制器进行了对比试验研究.结果表明:模式切换是造成系统输出动态性能不好的原因,而新型控制器能够通过模式检测实时调整控制器参数,所以比传统控制方法在突然加载过程中的输出电压最大跌落减小46.6％,动态性能得到提高.     

一种具有谐波抑制和无功补偿功能的新型整流变换器

研究了一种具有谐波抑制和无功补偿功能的新型PWM整流变换器,详细地讨论了整流器谐波与无功参考电流的提取和整流器输出电压的控制.采用基于瞬时无功理论的ip-iq电流检测算法分别给定谐波和无功参考电流.为了有效地补偿电网中的谐波及无功电流,提出了一种电流和电压双闭环控制策略,其中,直流侧电压的调节采用模糊PI混合控制.最后,基于PSIM的仿真实验验证了不同工作模式下该方法具有良好的电压调节特性和谐波与无功补偿效果.     

一种用于PWM变换器的斜坡补偿电路设计

针对传统斜坡补偿的PWM变换器的电流输出能力会随着补偿电流的增加而下降的缺点,设计了一种用于峰值电流模式PWM变换器的斜坡补偿电路.通过改进系统箝位电路,使箝位电压能够随着补偿电流动态变化,从而保持系统的输出电流能力恒定,减小输出电压纹波.仿真采用CSMC 0.6 μm工艺,结果表明:在输入电压大于1 V、占空比大于50 %时,输出电压纹波在10 mV左右,大大提高了负载能力和系统稳定性.     

用于Boost变换器的无负载电流传感器滑模-预测控制策略

Boost变换器作为升压DC-DC变换器被广泛应用于光伏发电、储能及电动车领域。然而由于Boost变换器的右半平面零点的频域特性,传统的PI控制策略会限制变换器的动态性能,在较大负载突变的情况下造成较大的输出电压波动,进而造成过压或欠压故障;预测控制可以有效提高动态性能、避免调整控制参数以及可增加系统约束,但由于系统参数不匹配及对损耗的忽略会造成输出电压的稳态静差。为了减小负载突变带来的电压波动同时兼顾稳态特性,本文提出了无负载电流传感器的滑模-预测控制策略,外环采用滑模面生成电感电流指令值,内环采用无差拍预测控制,并使用了滑模观测器来观测电流。该控制策略不需要负载电流传感器,相比PI控制器,不仅可以同时减小负载突变时的输出电压波动和过渡时间,还可以有效限制稳态静差。实验验证了该套控制策略的性能优越性。     

基于复合控制器的双级矩阵变换器闭环控制

由于存在着稳定性和快速性之间的矛盾,PI控制器对于谐波的抑制能力有限,难以保证双级矩阵变换器(TSMC)在谐波扰动下的输出性能,为此,提出一种基于复合控制器的TSMC闭环控制策略,将重复控制技术与PI控制相结合构成复合控制器,利用重复控制器对PI控制器输出的控制量进行修正,弥补PI控制器对交流谐波控制的不足。为了降低复合控制策略的复杂度,在分析TSMC空间矢量调制策略的基础上,提出由控制量直接获取开关占空比的简化算法。仿真结果表明,在输入电压不平衡畸变且输出负载不平衡情况下,采用复合控制器可以使TSMC输出电压总谐波畸变率小于1%,在负载突增时系统调节时间小于1个基波周期,说明复合控制系统具有良好的动态和静态性能。     

基于电流反馈模糊控制算法的光伏模拟器研究

设计与研究了一种基于BUCK直流变换器和电流反馈模糊控制算法的光伏电池阵列模拟器.该模拟器实时采集BUCK变换器输出电压并代入光伏电池工程数学模型,计算出电池电流作为模糊控制器的输入参考电流.该参考电流与BUCK变换器输出电流的差值及差值变化量作为模糊控制器的2个输入.模糊控制器通过模糊算法计算BUCK功率开关的导通占空比,使BUCK变换器的输出电压和电流准确对应于光伏电池V-I特性曲线的期望工作点,实现光伏特性模拟.模糊控制器使用三角形模糊隶属度函数,输入与输出变量的论域规范为[-3,3],模糊规则49条.Matlab/Simulink仿真模型与试验系统的实验结果表明,模糊控制模拟器不仅能准确模拟光伏电池的静态输出特性,还能快速跟踪工作点变化或外部环境变化的光伏电池特性,超调量小于3.5%,稳态误差小于3.6%,纹波系数小于3%,跟踪时间约为0.3s,能够为光伏发电系统的研究与开发提供优良的光伏阵列实验设备.